رابطه بین ریتم شبانه روزی بدن و سالخوردگی: ژن مرتبط با افزایش طول عمر احتمالاً ساعت شبانه روزی بدن را نیز تنظیم می کند
رابطه بین ریتم شبانه روزی بدن و سالخوردگی: ژن مرتبط با افزایش طول عمر احتمالاً ساعت شبانه روزی بدن را نیز تنظیم می کند
الگوی خواب و بیداری انسان، عمدتاً توسط یک ساعت شبانه روزی در بدن، کنترل می شود که مستقیماً با الگوی روشنایی و تاریکی در طی 24 ساعت شبانه روز، ارتباط دارد. این ساعت شبانه روزی، وظایف نظارتی دیگری مانند تنظیم متابولیسم و دمای بدن را نیز بر عهده دارد.
بررسی های مختلف در حیوانات نشان داده اند که زمانیکه این ریتم شبانه روزی، مختل شود، مشکلات مختلفی از جمله چاقی و اختلالات متابولیک مانند دیابت، بروز می کند. حتی بررسی هایی که بر روی افرادی که در شیفتهای شبانه کار می کنند نیز موید افزایش احتمال ابتلا آنها به بیماریهایی مانند دیابت است.
در بررسی جدیدی که در Massachusetts Institute of Technology، در این زمینه انجام گرفته است، نشان داده شد که ژن SIRT1 که قبلاً نقش آن در محافظت در برابر بیماریهای مرتبط با سالخوردگی به اثبات رسیده بود، نقش کلیدی در کنترل این ریتم شبانه روزی دارد. این بررسی نشان داد همانطور که در موشهای طبیعی، با بروز سالخوردگی، به تدریج این چرخه متوقف می شود، با حذف کارکرد SIRT1 در کنترل این چرخه در موشهای جوان نیز وضعیت مشابهی ایجاد می گردد.
Leonard Guarente، استاد زیست شناسی در MIT و نویسنده ارشد مقاله مربوط به این یافته (که در تاریخ 20 ژوئن سال 2013 در مجله Cell منتشر شده است) معتقد است که با توجه به اینکه پروتئین SIRT1 (محصول ژن SIRT1) در موشهای نرمال به تدریج با بروز سالخوردگی، تحلیل می رود، می توان با توجه به این یافته جدید؛ چنین فرض کرد که داروهایی که فعالیت SIRT1 را در انسان، افزایش می دهند می توانند کاربرد گسترده ای برای کنترل سالخوردگی داشته باشند. وی معتقد است که در صورتیکه ما بتوانیم با افزایش سن، تا جایی که ممکن است SIRT1 را فعال نگاه داریم، آنگاه می توانیم بروز سالخوردگی را در ساعت مرکزی آن در مغز به تاخیر بیاندازیم و از اثرات مفید آن بر سلامت بدن، استفاده کنیم.
در انسان و حیوان، الگوی این چرخه، بصورت یک سیکل 24 ساعته می باشد که توسط یک مرکز کنترل واقع در هیپوتالاموس مغز تحت عنوان suprachiasmatic nucleus (SCN) کنترل می شود. Guarente معتقد است که تقریباً تمامی واکنشهای فیزیولوژیک بدن با این سیکل شبانه روزی مرتبط هستند و اکنون این ایده به ذهن متبادر می شود که حفظ این سیکل شبانه روزی برای حفظ سلامت، کاملاً ضروریست و در صورتیکه این سیکل مختل شود، تاوان آن، از بین رفتن سلامتی و احتمالاً سالخوردگی خواهد بود.
این محقق، سال گذشته کشف کرده بود که تحکیم این سیکل شبانه روزی سبب افزایش طول عمر موشها می شود. وی به دنبال پاسخ این پرسش بود که چه ویژگی از SIRT1 سبب می شود که در بسیاری از حیوانات، بتواند چنین تاثیری داشته باشد. Guarente که برای نخستین بار 15 سال پیش، پی به ارتباط SIRT1 با پدیده سالخوردگی برده بود، چنین استدلال کرد که این پروتئین، تنظیم کننده اصلی پاسخهای سلولی به استرس و هماهنگ کننده شبکه وسیعی از هورمونها، پروتئینها و ژنهای مختلف می باشد که به سلامتی و زنده باقی ماندن سلولها، کمک می کنند.
این محقق و همکارانش به منظور بررسی نقش SIRT1 در کنترل ریتم شبانه روزی، موشهای مهندسی ژنتیک شده ای را ایجاد کردند که قادر به تولید مقادیر متفاوتی SIRT1 در مغز خود بودند بطوریکه یک گروه از آنها مقدار نرمال، یک گروه فاقد این پروتئین و دو گروه از موشها دارای مقادیر زیادتر (یک گروه دو برابر حد طبیعی و گروه دیگر ده برابر حد طبیعی) از این پروتئین در مغز خود بودند.
سیکل شبانه روزی در موشهایی که فاقد SIRT1 بودند، 23.9 ساعت، در موشهای طبیعی، 23.6 ساعت و در موشهایی که میزان SIRT1 آنها ده برابر مقدار طبیعی بود به 23.1 ساعت رسید. محققین، یافته های قبلی مبنی بر اینکه چنانچه، سیکل 12 ساعت روشنایی/تاریکی، مختل شود، موشهای جوانتر راحتر می توانند ریتم شبانه روزی خود را مجددآً تنظیم کنند را بازکشف کردند و برای نخستین بار نشان دادند که موشهایی که دارای مقادیر بیشتری SIRT1 هستند در مقایسه با سنشان، در صورت بروز این اختلال، متحمل سختی کمتری خواهند شد. این محققین همچنین، دریافتند که نقش SIRT1 در این زمینه ناشی از کنترل دو ژن BMAL و CLOCK می باشد که دو نگاهدارنده اصلی ساعت شبانه روزی محسوب می شوند.
Guarente، معتقد است که یافته های جدید همگی حاکی از این واقعیت هستند که اختلالات کوچک و یا بزرگ در چرخه روشنایی/تاریکی می توانند نقش مهمی در حفظ سلامت متابولیک بدن داشته باشند. با توجه به اینکه چرخه روشنایی/تاریکی، بطور پیوسته در حال تغییر است، ما هر روز با یک تاخیر کوچک و سریع از این چرخه مواجه هستیم بنابراین مساله اساسی این است که ما بتوانیم خود را به راحتی با این نوسانات انطباق دهیم. وی معتقد است که با توجه به اینکه بسیاری از بررسیها بر روی موشها، نشان می دهند که موشهای جوان این مشکل را به راحتی حل می کنند اما موشهای پیر با این تغییرات، مشکل دارند، این مساله می تواند در مورد انسانها نیز مصداق داشته باشد. اگر اینچنین باشد، آنگاه می توان با افزایش کارکرد ریتم شبانه روزی (حال چه با تلقیح فعال کننده های SIRT1 در مغز و یا استفاده از داروهایی که می توانند سیستم کنترل سیکل شبانه روزی را از محل دیگری فعال کنند) بیماریهای سالخوردگی را درمان و یا از آنها پیشگیری کرد. از اینرو تمامی جنبه های مجموعه ساعت شبانه روزی باید به دقت مورد ارزیابی قرار گیرند و تمامی دستکاریهای این مجموعه باید در راستای حفظ کارکرد آن در حین سالخوردگی باشند. یکی از این دستکاریها، SIRT1 می باشد، چرا که در مورد موشها، نشان داده شده است که حفظ ژنتیکی SIRT1، به حفظ کارکرد ریتم شبانه روزی، کمک می کند.
در حال حاضر، برخی از فعال کننده های SIRT1، برای درمان دیابت، بیماریهای التهابی و برخی بیماریهای دیگر مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی این داروها به گونه ای طراحی نشده اند که بتوانند از سد مغزی-خونی عبور کنند و از اینرو نمی توانند به SCN برسند. البته Guarente، معتقد است که می توان فعال کننده هایی را طراحی کرد بتوانند خود را به مغز برسانند.
Roman Kondratov، که دانشیار بیولوژی در دانشگاه Cleveland State می باشد نیز معتقد است که این بررسی سئوالات زیادی را پیرامون پتانسیل تاخیر و یا معکوس کردن تغییرات مرتبط با سالخوردگی در مغز بواسطه جوان کردن ساعت شبانه روزی با استفاده از SIRT1، ایجاد کرده است. وی معتقد است که اهمیت این مطالعه در این است که هم دارای جنبه کاربرد پایه ای و هم ترجمه ای (سنتز پروتئین) می باشد و در ضمن، در حال حاضر تعدیل کننده های دارویی SIRT1 نیز تحت بررسی هستند.
در حال حاضر محققین در حال بررسی ارتباط بین سلامت، کارکرد ریتم شبانه روزی و رژیم غذایی هستند؛ چرا که آنها معتقدند، رژیمهای غذایی غنی از چربی ممکن است به ساعت شبانه روزی، آسیب وارد کنند و این مساله می تواند تاثیر منفی بر افزایش فعالیت SIRT1، داشته باشد.
